125. Енергоефективність та енергозбереження. Частина 1
Матеріал
Урок №125. Енергоефективність та енергозбереження. Частина 1

Мета уроку: сприяти формуванню в учнів екологічної, природничої та математичної компетентностей через дослідження впливу побутових звичок на споживання енергії та ресурсів; формувати вміння аналізувати, обчислювати, аргументувати особисті дії щодо енергозбереження; виховувати свідоме ставлення до ресурсів, сприяти розвитку критичного мислення та відповідального вибору.
Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
- 12. Відповідальне споживання
- 13. Боротьба зі зміною клімату
Ключові слова: шкала електромагнітних хвиль, частота електромагнітної хвилі, довжина електромагнітної хвилі, енергія електромагнітної хвилі, ультрафіолетове випромінювання (УФ-А, УФ-В, УФ-С), інтенсивність ультрафіолетового випромінювання.
План уроку:
- 1. Мотивація
- 2. Теоретичний блок (енергозбереження та енергоефективність)
- 3. Практичний блок
- 4. Попрактикуй самостійно
- 5. Рефлексія
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
Дружня порада вчителю
Тривалість: до 3 хв.
- Який побутовий прилад у твоїй родині “з’їдає” найбільше електроенергії?
Чи можеш ти щось із цим зробити? - Які твої три особисті звички прямо впливають на споживання енергії?
Посилання на відео джерела:
Відео
Відео
Відео
Дружня порада вчителю
Тривалість: до 7 хв.
Донесіть учням інформацію в чому важливість енергозбереження та енергоефективності, чому це досить важливо саме зараз, в час розвитку технології.
Учням потрібно чітко пояснити різницю між енергозбереженням та енергоефективністю. Приведіть декілька прикладві, що діти зрозуміли відмінності.
Акцентуйте на цілях сталого розвитку, а саме: відповідальне споживання та виробництво.
На цьому уроці більшість матеріалу відноситься саме до енергозбереження, але це не значить, що ви не можете обговорити і енергоефективність.
Використання енергетичних ресурсів і енергозберігаючі технології ось уже кілька десятиліть залишаються надзвичайно актуальними. І це не просто данина моді, а дійсно вимога часу, особливо важлива на тлі постійного зростання вартості енергоресурсів та масованих терористичних атак на об’єкти енергетичної інфраструктури нашої країни.
Перше, що спадає на думку при слові «енергозбереження» це обмеження споживання енергетичних ресурсів. І це так і є, енергозбереження — це сукупність дій, спрямованих на зменшення споживання енергії шляхом усвідомленого обмеження її використання, зміни звичок або відмови від непотрібного використання енергії. Але крім поняття «енергозбереження» існує також інше поняття – «енергоефективність». Остання, на відміну від енергозбереження, фокусується не на економії енергоспоживання, а на його оптимальному використанні.
Енергоефективність – це раціональне споживання усіх енергетичних ресурсів спрямоване на зменшення їх використання і при цьому забезпечення домогосподарств та технологічних процесів тією ж кількістю енергії і таким же рівнем комфорту.
Інакше кажучи, енергоефективність – це розсудливе та доцільне використання енергетичних запасів (природного газу, річкової і морської води, вітру, нафти, вугілля, тощо), не відмовляючи собі в звичних зручностях, таких як тепло, освітлення чи приготування їжі. І водночас, це спосіб зменшити викиди шкідливих парникових газів за рахунок скорочення виробництва енергії. Адже менше виробництво енергії означає менше забруднення та менше руйнування природного середовища.
Підвищення енергоефективності та раціональне використання наявних енергетичних ресурсів – це також реальне джерело заощаджень. Адже чим менше енергії ми витрачаємо, тим меншу суму сплачуємо.
Дружня порада вчителю
Тривалість: до 22 хв.
У практичній частині приклади максимально пов’язані з життєвими ситуаціями, обговоріть ці ситуації з учнями. Буде чудово, якщо учні також приведуть якісь приклади, які стосуються енергозбереження, після розгляду всіх ситуації, які представлені в практичному блоці.
Ситуація №1
В одному п’ятиповерховому будинку шість під’їздів на кожному поверсі та на вулиці при вході у під’їзд встановлене освітлення (лампи накалювання 60Вт). Мешканці чомусь не переймаються про економію електроенергії та забувають вимкнути освітлення після 00:00 і освітлення працює до 05:00 даремно (рис.1).
- Враховуючи зараз, що ціна за електроенергію становить 4,32 грн/кВт∙год, які зайві витрати на мешканців цього будинку накладаються (день/місяць/рік)?

Звичайно можна зібрати всіх мешканців будинку та обговорити питання економії споживання електроенергії. Проте точно будуть ті, хто проти, ті хто можуть боятися пересуватися по темному під’їзду, ті для кого зручність вище ніж енергозбереження. На спільному голосуванні було вирішено замінити усі лампочки на LED лампи з потужністю 8 Вт і тим самим перейти від енергозбереження (вимкненню освітлення) до енергоефективності.
- Зробіть прорахунки яка економія коштів на рік буде при використанні таких економічних ламп.
- Запропонуйте ще якісь способи, які можна використати для підвищення енергоефективності будинку (саме освітлення).
Запитання 1.
Потужність однієї лампи = 60 Вт = 0,06 кВт
Загальна кількість ламп 36
Загальна потужність: 36 ламп×0,06 кВт=2,16 кВт
Щоденне “зайве” споживання: 2,16 кВт × 5 годин = 10,8 кВт·год на добу
Зайві витрати на день: 10,8 кВт·год на добу×4,32 грн =46,66
Місячне “зайве” споживання: 10,8 кВт·год × 30 діб = 324 кВт·год на місяць
Зайві витрати в місяць: 324 кВт·год × 4,32 грн = 1 399,68 грн на місяць
Річне “зайве” споживання: 10,8 кВт·год ×365=3942 кВт·год на рік
Зайві витрати в рік: 3942 кВт·год× 4,32 грн = 17029 грн на рікЗапитання 2.
Загальна потужність: 36×0,008=0,288 кВт
Щоденне споживання: 0,288×5=1,44 кВт
Річне споживання: 1,44×365=525,6 кВт
Вартість: 525,6×4,32=2 270,6 грн на рік
17029 грн-2270,6 грн=14758,4 економіяЗапитання 3.
1. Встановлення лічильника день/ніч (прорахуйте з учнями, як це вплине на економію коштів)
2. Встановлення датчиків руху на освітлення
Ситуація №2
Прання в середньостатистичній сім’ї відбувається 4 рази на тиждень. Але донька полюбляє прати в машинці лише декілька речей за раз використовуючи той самий режим прання відповідно збільшує кількість прання до 6 на тиждень (споживання електроенергії за одне прання становить 1,2 кВт год, а споживання води 45 л) (рис.2).

- Розрахуй споживання електроенергії та води на рік для кожного з випадків. Заповніть табл.1
Табл.1
| Показник | 4 прання/тиждень | 6 прань/тиждень |
|---|---|---|
| Споживання води на рік | ||
| Вартість води на рік | ||
| Вартість електроенергії на рік | ||
| Загальні витрати на прання/рік |
- Чи має значення, при якій температурі прати речі з точки зору енергоспоживання?
- Як підвищити енергоефективність прання не змінюючи пральну машину?
- Які ще побутові звички впливають на енерговитрати сім’ї?
- Чому енергоефективність побутової техніки — це не лише про економію грошей, а й про відповідальність перед довкіллям?
- Як енергоощадні звички однієї родини можуть впливати на економіку або екологію міста?
Запитання 1.
Показник 4 прання/тиждень 6 прань/тиждень Споживання води на рік 9,36 м³ 14,04 м³ Вартість води на рік 9,36 × 37,2 = 348,19 грн 14,04 × 37,2 = 522,29 грн Вартість електроенергії на рік 1 078,6 грн 1616,6 грн Загальні витрати на прання/рік 1 426,8 грн 2 138,9 грн Запитання 3.
Прати вночі, якщо встановлено двофазний лічильник.
Економія на споживанні енергії буде становити 50% (якщо прати з 23:00 до 05:00)Запитання 4.
1. Не вимкнений зарядний пристрій телефона споживає 0,1 Вт год
2. Вимкнений телевізор споживає 150 Вт год
3. Постійно відкриті дверцята в холодильнику на довший час ніж потрібно (2-3 хв) змушують компресор працювати довше. Через це він споживає ≈ 15% більше енергії.
4. Перебування великої кількості пристроїв в режимі очікування.
Ситуація №3
Холодильник — це електроприлад, який зберігає продукти при низькій температурі. Він не створює холод, а відводить тепло з внутрішньої камери назовні за допомогою холодоагенту. Завдяки цьому всередині підтримується температура приблизно +4 °C, що уповільнює псування їжі. А в морозильній камері до -20 °C (рис.3).

Дай відповіді на наступні питання
- Чи впливає місце розташування холодильника в будинку чи квартирі на інтенсивність його роботи та енергозбереження?
Де не можна розміщати холодильник і чому? - Чому не можна класти гарячі страви в холодильник?
- Навіщо регулярно розморожувати морозильну камеру, якщо немає системи No Frost?
Як це впливає на енергоефективність? - Чому потрібно змінювати температуру в морозильній камері в різні пори року?
Ситуація №4
Світлофори вночі часто працюють у режимі миготливого жовтого сигналу.
У нічний час трафік значно слабший, і повноцінне регулювання (червоний/зелений) стає необов’язковим. Це дозволяє покращити пропускну здатність вулиць без затримок на “порожніх” перехрестях. Також це економія ресурсів. Перехід у режим миготливого жовтого світла дозволяє зменшити споживання електроенергії та знос обладнання (рис.4).

У стандартному режимі світлофор змінює три сигнали (зелений, жовтий, червоний), і це потребує постійного електроживлення для трьох ламп або LED-елементів. У нічному режимі працює лише один – жовтий миготливий, причому не постійно, а з перервами (приблизно 1–2 миготіння за секунду).
Середнє споживання електроенергії світлофором у звичайному режимі за одну ніч складає 0,07 кВт·год (за 7 годин нічного часу), в той час, якщо мерехтить жовтий, то споживає 0,035 кВт·год (за 7 годин нічного часу).
- Яка економія коштів у місті в рік, якщо кількість світлофорів складає 500 шт?
- Запропонуй декілька способів енергозбереження в інфраструктурі міста.
Запитання 1. Місто з 500 світлофорами заощаджує приблизно 27 587 грн на рік, якщо вночі вмикається режим миготливого жовтого світла замість повноцінного циклу.
Дружня порада вчителю
Тривалість: до 10 хв.
Дане завдання містить математичні та економічні аспекти, що позитивно вплине на розвиток учнів. Завдання можна виконати як індивідуально так і в парах.
Уявіть, що у вашій родині 3 особи. Кожен щодня приймає або ванну, або душ.
– Щоб прийняти ванну, потрібно 100 літрів води, на це витрачається 3 кВт·год електроенергії.
– Щоб прийняти душ, достатньо 40 літрів води, витрачається 1,2 кВт·год електроенергії.
Вартість ресурсів:
– 1 кВт·год електроенергії — 4,32 грн
– 1 м³ води (1000 л) — 37,2 грн
Рівень А
1. Скільки літрів води використає одна людина за 30 днів, якщо щодня прийматиме ванну?
А якщо душ?
2. Скільки води використає родина з 3 осіб за місяць у кожному варіанті?
3. Скільки це буде у кубічних метрах (м³)?
Рівень А
1. Скільки літрів води використає одна людина за 30 днів:
Ванна: 100 л × 30 = 3 000 л; Душ: 40 л × 30 = 1 200 л2. Вода для родини з 3 осіб: Ванна: 3 000 × 3 = 9 000 л; Душ: 1 200 × 3 = 3 600 л
3. У кубічних метрах: Ванна: 9 000 ÷ 1 000 = 9 м³; Душ: 3 600 ÷ 1 000 = 3,6 м³
Рівень В
1. Скільки електроенергії використає родина з 3 осіб за місяць для нагріву води (ванна/душ)?
2. Яка буде вартість електроенергії для кожного варіанту за місяць?
3. Яка буде вартість води за місяць у кожному випадку?
4. Яка загальна вартість (вода + електроенергія) для ванни і душу за місяць?
Рівень В
1. Електроенергія за місяць (3 особи):
Ванна: 3 кВт·год × 3 × 30 = 270 кВт·год; Душ: 1,2 кВт·год × 3 × 30 = 108 кВт·год2. Вартість електроенергії:
Ванна: 270 × 4,32 = 1 166,40 грн; Душ: 108 × 4,32 = 466,56 грн3. Вартість води:
Ванна: 9 × 37,2 = 334,80 грн; Душ: 3,6 × 37,2 = 133,92 грн4. Загальна вартість на місяць:
Ванна: 1 166,40 + 334,80 = 1 501,20 грн; Душ: 466,56 + 133,92 = 600,48 грн
Рівень С
1. Проведіть аналогічні розрахунки на рік (12 місяців).
2. Визначте економію води (в м³), електроенергії (в кВт·год) і грошей (в грн), якщо родина замінить ванну на душ.
3. Сформулюйте висновки: що зручно, що вигідно, як пояснити це родині.
Рівень С
1. Розрахунки на рік:
Ванна:
Вода: 9 × 12 = 108 м³
Енергія: 270 × 12 = 3 240 кВт·год
Вартість води: 108 × 37,2 = 4 017,60 грн
Вартість енергії: 3 240 × 4,32 = 13 996,80 грн
Загальна сума: 18 014,40 грн
Душ:
Вода: 3,6 × 12 = 43,2 м³
Енергія: 108 × 12 = 1 296 кВт·год
Вартість води: 43,2 × 37,2 = 1 607,04 грн
Вартість енергії: 1 296 × 4,32 = 5 594,59 грн
Загальна сума: 7 201,63 грн2. Економія за рік (при переході з ванни на душ):
Вода: 108 – 43,2 = 64,8 м³
Електроенергія: 3 240 – 1 296 = 1 944 кВт·год
Гроші: 18 014,40 – 7 201,63 = 10 812,77 грнВисновок:
Родина з 3 осіб за рік може зекономити приблизно 10 813 грн, якщо щодня замість ванни прийматиме душ. Це ≈ 900 грн/місяць економії, не змінюючи звичного способу життя, а лише обравши менш витратний варіант гігієни.
Дружня порада вчителю
Тривалість: до 3 хв.
Уяви, що ти хочеш переконати однокласників або батьків економити енергію.
Що ти їм скажеш? (запропонуй короткий слоган)
Відео
Урок №125. Енергоефективність та енергозбереження. Частина 1.
Мета уроку: сприяти формуванню в учнів екологічної, природничої та математичної компетентностей через дослідження впливу побутових звичок на споживання енергії та ресурсів; формувати вміння аналізувати, обчислювати, аргументувати особисті дії щодо енергозбереження; виховувати свідоме ставлення до ресурсів, сприяти розвитку критичного мислення та відповідального вибору.
Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
- 12. Відповідальне споживання
- 13. Боротьба зі зміною клімату
Ключові слова: шкала електромагнітних хвиль, частота електромагнітної хвилі, довжина електромагнітної хвилі, енергія електромагнітної хвилі, ультрафіолетове випромінювання (УФ-А, УФ-В, УФ-С), інтенсивність ультрафіолетового випромінювання.
План уроку:
- 1. Мотивація
- 2. Теоретичний блок (енергозбереження та енергоефективність)
- 3. Практичний блок
- 4. Попрактикуй самостійно
- 5. Рефлексія
Очікувані результати для учнівства:
- Який побутовий прилад у твоїй родині “з’їдає” найбільше електроенергії?
Чи можеш ти щось із цим зробити? - Які твої три особисті звички прямо впливають на споживання енергії?
Посилання на відео джерела:
Відео
Відео
Відео
Використання енергетичних ресурсів і енергозберігаючі технології ось уже кілька десятиліть залишаються надзвичайно актуальними. І це не просто данина моді, а дійсно вимога часу, особливо важлива на тлі постійного зростання вартості енергоресурсів та масованих терористичних атак на об’єкти енергетичної інфраструктури нашої країни.
Перше, що спадає на думку при слові «енергозбереження» це обмеження споживання енергетичних ресурсів. І це так і є, енергозбереження — це сукупність дій, спрямованих на зменшення споживання енергії шляхом усвідомленого обмеження її використання, зміни звичок або відмови від непотрібного використання енергії. Але крім поняття «енергозбереження» існує також інше поняття – «енергоефективність». Остання, на відміну від енергозбереження, фокусується не на економії енергоспоживання, а на його оптимальному використанні.
Енергоефективність – це раціональне споживання усіх енергетичних ресурсів спрямоване на зменшення їх використання і при цьому забезпечення домогосподарств та технологічних процесів тією ж кількістю енергії і таким же рівнем комфорту.
Інакше кажучи, енергоефективність – це розсудливе та доцільне використання енергетичних запасів (природного газу, річкової і морської води, вітру, нафти, вугілля, тощо), не відмовляючи собі в звичних зручностях, таких як тепло, освітлення чи приготування їжі. І водночас, це спосіб зменшити викиди шкідливих парникових газів за рахунок скорочення виробництва енергії. Адже менше виробництво енергії означає менше забруднення та менше руйнування природного середовища.
Підвищення енергоефективності та раціональне використання наявних енергетичних ресурсів – це також реальне джерело заощаджень. Адже чим менше енергії ми витрачаємо, тим меншу суму сплачуємо.
Ситуація №1
В одному п’ятиповерховому будинку шість під’їздів на кожному поверсі та на вулиці при вході у під’їзд встановлене освітлення (лампи накалювання 60Вт). Мешканці чомусь не переймаються про економію електроенергії та забувають вимкнути освітлення після 00:00 і освітлення працює до 05:00 даремно (рис.1).
- Враховуючи зараз, що ціна за електроенергію становить 4,32 грн/кВт∙год, які зайві витрати на мешканців цього будинку накладаються (день/місяць/рік)?

Звичайно можна зібрати всіх мешканців будинку та обговорити питання економії споживання електроенергії. Проте точно будуть ті, хто проти, ті хто можуть боятися пересуватися по темному під’їзду, ті для кого зручність вище ніж енергозбереження. На спільному голосуванні було вирішено замінити усі лампочки на LED лампи з потужністю 8 Вт і тим самим перейти від енергозбереження (вимкненню освітлення) до енергоефективності.
- Зробіть прорахунки яка економія коштів на рік буде при використанні таких економічних ламп.
- Запропонуйте ще якісь способи, які можна використати для підвищення енергоефективності будинку (саме освітлення).
Ситуація №2
Прання в середньостатистичній сім’ї відбувається 4 рази на тиждень. Але донька полюбляє прати в машинці лише декілька речей за раз використовуючи той самий режим прання відповідно збільшує кількість прання до 6 на тиждень (споживання електроенергії за одне прання становить 1,2 кВт год, а споживання води 45 л) (рис.2).

- Розрахуй споживання електроенергії та води на рік для кожного з випадків. Заповніть табл.1
Табл.1
| Показник | 4 прання/тиждень | 6 прань/тиждень |
|---|---|---|
| Споживання води на рік | ||
| Вартість води на рік | ||
| Вартість електроенергії на рік | ||
| Загальні витрати на прання/рік |
- Чи має значення, при якій температурі прати речі з точки зору енергоспоживання?
- Як підвищити енергоефективність прання не змінюючи пральну машину?
- Які ще побутові звички впливають на енерговитрати сім’ї?
- Чому енергоефективність побутової техніки — це не лише про економію грошей, а й про відповідальність перед довкіллям?
- Як енергоощадні звички однієї родини можуть впливати на економіку або екологію міста?
Ситуація №3
Холодильник — це електроприлад, який зберігає продукти при низькій температурі. Він не створює холод, а відводить тепло з внутрішньої камери назовні за допомогою холодоагенту. Завдяки цьому всередині підтримується температура приблизно +4 °C, що уповільнює псування їжі. А в морозильній камері до -20 °C (рис.3).

Дай відповіді на наступні питання
- Чи впливає місце розташування холодильника в будинку чи квартирі на інтенсивність його роботи та енергозбереження?
Де не можна розміщати холодильник і чому? - Чому не можна класти гарячі страви в холодильник?
- Навіщо регулярно розморожувати морозильну камеру, якщо немає системи No Frost?
Як це впливає на енергоефективність? - Чому потрібно змінювати температуру в морозильній камері в різні пори року?
Ситуація №4
Світлофори вночі часто працюють у режимі миготливого жовтого сигналу.
У нічний час трафік значно слабший, і повноцінне регулювання (червоний/зелений) стає необов’язковим. Це дозволяє покращити пропускну здатність вулиць без затримок на “порожніх” перехрестях. Також це економія ресурсів. Перехід у режим миготливого жовтого світла дозволяє зменшити споживання електроенергії та знос обладнання (рис.4).

У стандартному режимі світлофор змінює три сигнали (зелений, жовтий, червоний), і це потребує постійного електроживлення для трьох ламп або LED-елементів. У нічному режимі працює лише один – жовтий миготливий, причому не постійно, а з перервами (приблизно 1–2 миготіння за секунду).
Середнє споживання електроенергії світлофором у звичайному режимі за одну ніч складає 0,07 кВт·год (за 7 годин нічного часу), в той час, якщо мерехтить жовтий, то споживає 0,035 кВт·год (за 7 годин нічного часу).
- Яка економія коштів у місті в рік, якщо кількість світлофорів складає 500 шт?
- Запропонуй декілька способів енергозбереження в інфраструктурі міста.
Уявіть, що у вашій родині 3 особи. Кожен щодня приймає або ванну, або душ.
– Щоб прийняти ванну, потрібно 100 літрів води, на це витрачається 3 кВт·год електроенергії.
– Щоб прийняти душ, достатньо 40 літрів води, витрачається 1,2 кВт·год електроенергії.
Вартість ресурсів:
– 1 кВт·год електроенергії — 4,32 грн
– 1 м³ води (1000 л) — 37,2 грн
Рівень А
1. Скільки літрів води використає одна людина за 30 днів, якщо щодня прийматиме ванну?
А якщо душ?
2. Скільки води використає родина з 3 осіб за місяць у кожному варіанті?
3. Скільки це буде у кубічних метрах (м³)?
Рівень В
1. Скільки електроенергії використає родина з 3 осіб за місяць для нагріву води (ванна/душ)?
2. Яка буде вартість електроенергії для кожного варіанту за місяць?
3. Яка буде вартість води за місяць у кожному випадку?
4. Яка загальна вартість (вода + електроенергія) для ванни і душу за місяць?
Рівень С
1. Проведіть аналогічні розрахунки на рік (12 місяців).
2. Визначте економію води (в м³), електроенергії (в кВт·год) і грошей (в грн), якщо родина замінить ванну на душ.
3. Сформулюйте висновки: що зручно, що вигідно, як пояснити це родині.
Уяви, що ти хочеш переконати однокласників або батьків економити енергію.
Що ти їм скажеш? (запропонуй короткий слоган)

Ділись та обговорюй важливе